Untersuchung von Mikroplastikbelastung in einer Rheinaue bei Köln

In Flus­sauen kön­nen sich Mikro­plas­tik­par­tikel ablagern und auch in tief­ere Bere­iche des Bodens ein­drin­gen. Die nachgewiesene Anzahl der Par­tikel hängt dabei ins­beson­dere vom Bewuchs der Bode­nober­fläche, der Häu­figkeit von Über­schwem­mungen und der Bodenbeschaf­fen­heit ab. Dies haben Forscher*innen der Uni­ver­sitäten Bayreuth und Köln bei Unter­suchun­gen in der Rhein­aue Lan­gel-Merkenich nördlich von Köln her­aus­ge­fun­den. Die in der Zeitschrift „Sci­ence of the Total Envi­ron­ment“ veröf­fentlichte Studie ist aus der inter­diszi­plinären Zusam­me­nar­beit im DFG-Son­der­forschungs­bere­ich 1357 „Mikro­plas­tik“ an der Uni­ver­sität Bayreuth hervorgegangen.
Wenn Mikro­plas­tik über Flüsse in Rich­tung Meer trans­portiert wird, kön­nen sich die Par­tikel nicht nur in Fluss-Sed­i­menten, son­dern auch in den Ufer­bere­ichen ablagern. Das Forschung­steam aus Bayreuth und Köln unter­suchte in der regelmäßig über­fluteten Rhein­aue Lan­gel-Merkenich, ob auf häu­figer über­schwemmten Flächen auch eine größere Anzahl von Mikro­plas­tik verbleibt. Beson­ders inter­essierten sich die Wissenschaftler*innen dafür, wie sich Mikro­plas­tik in den über­schwemmten Böden verteilt und ob es in tief­ere Bere­iche des Bodens gelangt. Daher sam­melten sie, mit zunehmen­dem Abstand vom Fluss, Boden­proben in zwei ver­schiede­nen Tiefen­bere­ichen: von der Bode­nober­fläche bis zu ein­er Tiefe von fünf Zen­time­tern sowie in ein­er Tiefe zwis­chen fünf und 20 Zen­time­tern. Die Häu­figkeit von Mikro­plas­tik­par­tikeln und ihre Größe wurde nach ein­er aufwändi­gen Aufreini­gung in den Lab­o­ra­to­rien der Uni­ver­sität Bayreuth mit Hil­fe der Mikro-Fouri­er-Trans­for­ma­tions-Infrarot-Spek­troskopie (mikroFTIR Spek­troskopie) gemessen.
„Die mikroFTIR Spek­troskopie ist ein tech­nisch anspruchsvolles Ver­fahren, mit dem die chemis­che Zusam­menset­zung jedes einzel­nen Mikro­plas­tik­par­tikels, der größer als zehn Mikrom­e­ter ist, in ein­er Probe charak­ter­isiert wer­den kann. Selb­st wenn ein Par­tikel so winzig ist wie ein Zehn­tel des Durchmessers eines men­schlichen Haars, kön­nen wir den­noch ein­deutig bes­tim­men, welch­er Plas­tik­sorte er zuzuord­nen ist. Die Methodik, die wir für Boden­proben entwick­elt haben, ermöglicht zudem die Analyse von recht großen und damit repräsen­ta­tiv­en Proben­men­gen,“ sagt Dr. Mar­tin Löder, Leit­er der Forschungsar­beit­en an der Uni­ver­sität Bayreuth. Ins­ge­samt zeigten die Mes­sun­gen im Rah­men der Studie, dass die Anzahl der Mikro­plas­tik­par­tikel in den Boden­proben deut­lich schwank­te: In ein­er Tiefe bis zu fünf Zen­time­ter ließen sich zwis­chen 25.502 und 51.119 Par­tikeln pro Kilo­gramm trock­e­nen Bodens nach­weisen; in ein­er Tiefe zwis­chen fünf und 20 Zen­time­tern waren es zwis­chen 25.616 und 84.824 Par­tikel. Unge­fähr 75 Prozent der Par­tikel waren klein­er als 150 Mikrometer.
Die Forscher*innen fan­den auch her­aus, weshalb die Mikro­plas­tik­par­tikel in den unter­sucht­en Böden der Rhein­auen sehr ungle­ich­mäßig verteilt sind: Vor allem in den Senken kön­nen sich im Laufe der Über­schwem­mungen Mikro­plas­tik­par­tikel anre­ich­ern. An Stellen, die durch Gras­be­wuchs vor Ero­sion geschützt sind und eine ver­gle­ich­sweise große Aktiv­ität von Regen­würmern aufwiesen, hat­ten sich beson­ders zahlre­iche Par­tikel in tief­ere Schicht­en des Bodens ver­lagert. „Die Mech­a­nis­men, die den Trans­port von Mikro­plas­tik zwis­chen ver­schiede­nen Umweltkom­par­ti­menten bedin­gen, sind unglaublich kom­plex. Mit unser­er in Bayreuth entwick­el­ten Meth­ode kon­nten wir auch kle­in­ste Mikro­plas­tik­par­tikel im Auen­bo­den nach­weisen und zeigen, welche Fak­toren bei der Ver­lagerung in tief­ere Boden­schicht­en eine Rolle spie­len,“ sagt die Bayreuther Dok­torandin und Mitau­torin Julia Möller M.Sc., die sich auf die Erforschung von Mikro­plas­tik­par­tikeln in Böden spezial­isiert hat

 „Unser inter­diszi­plinär­er Ansatz kann auch auf andere Über­schwem­mungs­ge­bi­ete über­tra­gen wer­den, um die entsprechen­den Prozesse aufzuk­lären. Infor­ma­tio­nen aus solchen Unter­suchun­gen sind sowohl für die Lokalisierung poten­zieller Mikro­plas­tik­senken für Probe­nah­me­pläne als auch für die Iden­ti­fizierung von Gebi­eten mit erhöhter Biover­füg­barkeit von Mikro­plas­tik für eine angemessene ökol­o­gis­che Risikobe­w­er­tung von wesentlich­er Bedeutung.“
— Pro­fes­sorin Dr. Christi­na Bogner